无刷直流电机设计的有限元计算原理和流程

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     第四章  外转子无刷直流电机的有限元分析
      4.3  后处理
      电机电磁场有限元的后处理包括场图的绘制，磁感应强度、气隙磁感应强度分布曲线、电流密度及有关参数等的求取。有时为了计算上的方便，有的被并入有限元程序。由电磁场理论可知，等向量磁位线即磁力线，即可得出整个电机截面的磁场分布图。任意一节点向量磁位 A
      算出后，在三角单元中利用线性插值函数得出该单元中的向量磁位平面公式即可算出单元中任意一点的向量磁位 u，进而可以算出该单元中的磁感应强度 B。因此，任一单元磁感应强度 B 沿 x、y 方向的磁密分量 B 由电磁场理论可知，电枢绕组为单匝时，通过单位电枢长度的磁通Φ为： 的电磁角速度，θ为电角度。 通过电磁场有限元分析计算电机的电磁转矩 Te有麦克斯韦张量法和虚位移法，其中麦克斯韦张量法是在已知磁场分布的基础上直接累加所关注的积分面上的转矩密度来计算转矩，这里介绍下虚位移法。虚位移法也叫磁共能法，根据能量守恒可得：
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      对于无刷直流电机的电枢绕组反电动势和电磁转矩的求取，也可用电磁计算的解析表达式，即用公式法来计算。 本文分别用有限元法和公式法求取了电枢绕组反电动势和电机的电磁转矩，并做了对比，发现结果相当接近，再一次证明了本自编有限元计算程序的正确性。按照以上流
程即可得到电机在空载和负载时，电机在不同转速时的磁场分布图、磁链特性、磁密特性、电感特性和反电势特性等静态特性。而且还可以通过文本输出求解域内各剖分单元的向量磁位和磁密等值。
       4.4  本章小结
      本章具体介绍了无刷直流电机设计的有限元计算原理和流程。首先介绍了有限元分析的前处理过程，说明了本文所使用的前处理方法，给出了基本假设，作出了求解域的网格剖分图；再次是介绍了磁阻率的饱和迭代和电枢电流迭代过程，和电机的数学模型及电磁场计算的后处理过程，给出了自编有限元 C++分析程序的总流程图。